[發明專利]一種多功能積液控制閥

有效

• 申請號: 201610111812.2
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105757066B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 梁法春;謝振強;孫石濤;鄭洪峰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F15D1/02
• 分類號: F15D1/02;F17D1/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域:

本發明公開一種多功能積液控制閥，特別是一種用于減少多起伏地形濕氣集輸管道內積液的多功能積液控制閥。

背景技術:

在濕氣管道集輸過程中，由于操作壓力和溫度不斷下降，原料氣的露點也不斷上升，從而析出冷凝水，同時，隨著氣田不斷開發，地層邊底水將陸續采出，導致集輸管線中產生液相。在復雜山地集輸管道中，液體聚積在管線的低點處，形成積液。積液存在會引起如下問題：

(1)降低了氣體的有效輸送截面積，導致管輸效率降低；

(2)管線過流面積減小，輸送阻力增加，導致單位長度管線壓降增大，增加了能耗；

(3)在一定壓力、溫度條件下會形成水合物，造成冰堵事故；

(4)產生地形誘導段塞流，導致末端分離器壓力和液位劇烈波動，將給正常生產帶來困難，嚴重時會導致停產；

(5)當輸送氣體為高含硫和二氧化碳等酸性氣體時，積液的存在還會導致管線腐蝕加劇，增加泄漏風險。

隨著氣田持續開采，井口產液量必然越來越多，定期清管是解決積液的最有效途徑之一。但是，采用常規的清管器，清管過程中由于清管器下游積聚了大量的液體，將會在管道末端產生很長的液塞，引起終點壓力的急劇波動。同時，由于終端段塞流捕集器容積有限，當清管過程中清管器前端長液塞進入捕集器時，末端液體流量會急劇變大，超過段塞流捕集器的處理能力，引起液位快速上升，導致段塞流捕集器溢流，甚至導致下游短時間供氣中斷，影響油氣田的穩定生產。

本發明提出一種多功能積液控制閥，通過產生渦旋流來控制管道積液。渦旋流在流體力學上定義為同時具有周向和軸向速度分量的漩渦流動。渦旋流在自然界中十分常見，例如龍卷風等，它屬于湍流中一種特殊而規則的渦旋運動。多功能旋流閥的工作機理是氣體通過閥體內置的渦旋流發生裝置，迫使天然氣發生強烈的渦旋流，在渦旋流切向力的作用下，管道內的水被向上拖曳，從而提供額外的拖曳力，該拖曳力能有效降低臨界攜液流速。沉積在管道底部液體在旋轉氣流作用下，沿著管壁旋流的同時向上爬升，最終將積液從管道低點攜帶出管道。

發明專利(申請號：201220475592.9)公開了一種用于天然氣開采的渦旋流排水采氣裝置，由進氣段、收縮段、平直段以及擴散段組成，通過產生渦旋流，提高天然氣的攜液能力，達到氣井排水采氣的目的。但其結構固定，難以實現對渦旋流發生器的快速調節。事實上，攜液效果與管道氣液相流量和旋流結構密切相關。在氣田開采初期，產量較高，氣相流速較大，可以采用葉片數目較少的旋流裝置。而到了氣田開發中后期，產氣量減少，則需要增加旋流葉片數目以增加旋流強度，提高攜液效果。然而，當前的旋流裝置無法根據產氣量的變化進行在線調節。另外，由于旋流裝置的存在，會阻礙清管器，無法正常清管。

為了克服現有技術的缺陷，本發明提出一種能夠在管線不停輸的前提下，自由切換不同類型渦旋流發生器的裝置。本發明將幾種不同結構的渦旋流發生器集成在同一個閥體內，并利用螺桿機構進行不同渦旋流發生器之間的切換，不影響清管器的正常運行。此外本發明具有體積小、結構緊湊、安全可靠等優點。

發明內容：

本發明涉及一種多功能積液控制閥，主要包括上游管接頭、外殼、旋轉手輪、螺桿、軸承、渦旋流發生器組、下游管接頭以及定位開關，渦旋流發生器組位于外殼所包圍的空間內部，可通過定位開關與上游管接頭和下游管接頭保持連通，上游管接頭和下游管接頭的內徑與集輸管道內徑相同，且分別通過法蘭和上、下游集輸管路相連；渦旋流發生器組的頂部中央安裝有螺桿，螺桿與外殼貫穿處安裝有軸承，軸承上端面安裝有旋轉手輪，旋轉手輪中心孔內部有螺紋，并與螺桿的外螺紋相嚙合，外殼的底部安裝有排污口。

渦旋流發生器組由三根不同螺旋間距的渦旋流管和一根光管組成，其內徑和上游管接頭以及下游管接頭的內徑均保持一致，渦旋流管和光管從上向下依次排列，并用連接短管等間距相連，渦旋流發生器組的兩側端面安裝有端面連接盤。

螺桿的內螺紋上間隔一定距離刻有一圈指示刻度，用于顯示當前工作的渦旋流發生器。

端面連接盤為兩頭呈圓弧的鋼制盤，端面連接盤上每根管子軸線兩側對稱分布有兩個卡位點凹槽，同一側的卡位點凹槽用導軌槽連接，導軌槽的寬度約為卡位點凹槽直徑的一半。

定位開關有兩組，對稱布置在上、下游管接頭位于外殼內的端面上；定位開關由導向槽、頂球、彈簧、壓蓋組成，壓蓋為一端封閉的圓筒，固定于上游管接頭的法蘭盤上，頂球為表面光滑的鋼球，位于導向槽末端；彈簧一端與頂球相連，另一端固定在壓蓋的底部壁面上。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：